Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 0,4 кВ

 

В электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ расчет токов короткого замыкания выполняется с целью проверки коммутационной аппаратуры и шинопроводов на динамическую стойкость, проверки чувствительности и селективности действия защит. При напряжении до 1кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток короткого замыкания. Поэтому в расчетах учитываются все активные и индуктивные сопротивления короткозамкнутой цепи, включая активные сопротивления различных контактов и контактных соединений, а также сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания. [8]

Расчет будем проводить в именованных единицах на основании методики и соотношений изложенных в [8].

Определим параметры трансформатора.

Активное сопротивление

 

, мОм, (8.10)

 

где ΔP_{к -} потери КЗ, кВт;

U_{ном -} низшее номинальное напряжение трансформатора, кВ;

S_{ном. т . -} номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Реактивное сопротивление

 

, мОм, (8.11)

 

где U_{к -} напряжение КЗ, %. Активное и реактивное сопротивление линии находятся по формулам (8.2) и (8.3).

Ток трехфазного КЗ находим по формуле:

 

, кА, (8.12)

 

где Х_{Σ -} суммарное реактивное сопротивление от шин ТП до точки КЗ, мОм;

R_{Σ -} суммарное активное сопротивление от шин ТП до точки КЗ, мОм.

Ток трехфазного КЗ с учетом дуги находим по формуле:

 

, кА, (8.13)

 

где R_{Д -} сопротивление дуги, мОм.

Сопротивление дуги находим по формуле:

 

, мОм, (8.14)

 

где Е_{Д -} напряженность в стволе дуги, В/мм [8];

L_{Д -} длина дуги, мм из [8].

Ток двухфазного КЗ с учетом дуги находим по формуле:

 

, кА, (8.15)

 

Ток однофазного КЗ с учетом дуги находим по формуле:

 

, кА, (8.16)

 

где I ⁽¹⁾ _{к. min -} ток однофазного КЗ, кА;

U_{ф -} фазное напряжение, В;

Z_{Т -} сопротивление трансформатора в случае однофазного КЗ, мОм.

Z_{П -} полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, мОм [8].

 

, мОм, (8.17)

 

где Х_Т1, Х_Т2, Х_{Т0 -} индуктивные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм;

R_T1, R_T2, R_{T0 -} активные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм;

R_{Д -} сопротивление дуги, мОм.

При соединении обмоток трансформатора по схеме Δ/ Y₀ сопротивления всех последовательностей равны [9]. Следовательно, в нашем случае Z_T найдем по формуле:

 

, мОм, (8.18)

 

где Х_Т, R_{Т -} сопротивления трансформатора, мОм;

R_{Д -} сопротивление дуги, мОм.

Ударный ток находится по формуле:

 

, кА, (8.19)

 

где К_{у -} ударный коэффициент;

I ⁽³⁾ _{к. max -} ток трехфазного КЗ без учета сопротивления дуги, кА.

Проведем расчет токов КЗ для сети, питающей потребителя - пятиэтажный жилой дом №23 (см. лист 1).

Сопротивление элементов схемы замещения представлены в табл. (8.3) - (8.7).

 

Таблица 8.3

Параметры схемы замещения трансформатора

Элемент	Sн. т., кВА	Uк, %	ΔРк, кВт	Uн, кВ	ХТ, мОм	RТ, мОм	ZT, мОм
ТМГ-630/10/0,4	630	5,5	7,6	0,4	21,65	3,90	22,00

 

Таблица 8.4

Параметры схемы замещения кабельных линий

Линия	L,	Х0,	R0,	ZП. Ф-0. уд,	ХW,	RW,	ZП. Ф-0,
	м	мОм/м	мОм/м	мОм/м	мОм	мОм	мОм
W1	162	0,0625	0,625	1,26	10,125	101,25	204,12
W2	40	0,09	3,09	6,18	3,6	123,6	247,2
W3	20	0,1	12,5	25	2	250	500

 

Сопротивления коммутационных аппаратов, трансформаторов тока и контактных соединений шин выбираются по номинальному току аппарата, а сопротивления контактные соединения кабелей - по номинальному сечению кабеля.

Номинальный ток аппарата выбираем исходя из условия:

 

, А, (8.20)

 

где  - расчетный максимальный ток, А;

_{. -} номинальный ток аппарата, А;

 

Таблица 8.5

Параметры схемы замещения коммутационных аппаратов и трансформатора тока

элемент	номинальный ток лини в месте установки, A	номинальный ток аппарата, А	R, мОм	X, мОм	Z, мОм
QF1	1359	1600	0,14	0,08	0,16
TA	1359	1600	0,05	0,07	0,09
S1	1359	1600	0,08	-	0,08
QF2	94,43	100	2,15	1,2	2,46
QF3	94,43	100	2,15	1,2	2,46
QF4	23,6	25	7	4,5	8,32
QF5	16	16	11	9,5	14,53

 

Таблица 8.6

Параметры схемы замещения контактных соединений

элемент	номинальный ток в месте установки, A	номинальный ток шины, А	R, мОм
контактное соединение шины в т. К1	1359	1600	0,0034
контактное соединение шины в т. К2	94,43	250	0,009

 

Таблица 8.7

Параметры схемы замещения контактных соединений кабелей

Элемент	Сечение кабеля, мм2	R, мОм
контактное соединение кабеля линии W1	50	0,043
контактное соединение кабеля линии W2	6	0,085

 

Расчетная схема и схема замещения для расчетов токов короткого замыкания представлены на рис.8.2.

 

Рис.8.2 - Расчетная схема и схема замещения

 

Рассчитаем токи КЗ в точке К1:

 

 (кА);

;

;

 (кА);

 (мОм);

 (кА);

 (кА);

 (мОм);

 (кА).

 

Результаты расчетов токов КЗ в других точках представлены в табл. (8.8).

 

Таблица 8.8

Результаты расчетов токов КЗ в сети 0,4 кВ

Точка	iy, кА	I (3) к. max,кА	I (3) к. min,кА	I (2) к. min,кА	I (1) к. min,кА
К1	28,88	10,42	9,04	7,83	8,69
К2	3,87	2	1,86	1,61	0,96
К3	2,14	0,95	0,91	0,79	0,46
К4	-	-	-	-	0,23